读书笔记《Effective C++》条款23：宁以non-member、non-friend替换member函数

先看个例子，想象有个class用来表示网页浏览器。这样的class可能提供的众多函数中，有一些用来清除下载元素高速缓存区、清除访问过的URLs的历史记录、以及移除系统中的所有cookies：

class WebBrowser {
public:
void clearCache();
void clearHistory();
void removeCookies();
};

许多用户会想以整个执行所有这些动作，因此WebBrowser也提供这样一个函数：

class WebBrowser {
public:
void clearEverything();//调用clearCache,clearHistory,removeCookies
};

当然，这一机能也可由一个non-member函数调用适当的member函数而提供出来：

void clearBrowser(WebBrowser& wb)
{
wb.clearCache();
wb.clearHistory();
wb.removeCookies();
}

那么，这两种方式哪一个比较好呢？

面向对象守则要求，数据以及操作数据的那些函数应该被捆绑在一块，这意味它建议member函数是较好的选择。不幸的是这个建议不正确。这是基于对面向对象真实意义的一个误解。面向对象守则要求数据应该尽可能被封装，然后与直观相反地，member函数clearEverything带来的封装性比non-member函数clearBrowser低。此外，提供non-member函数可允许对WebBrowser相关机能有较大的包裹弹性，而那最终导致较低的编译相依度，增加WebBrowser的可延伸性。因此在许多方面non-member做法比member做法好。重要的是，我们必须了解其原因。

我们从封装开始讨论。如果某些东西被封装，它就不再可见。越多东西被封装，越少人可以看见它。而越少人看见它，我们就有越大的弹性去变化它，因为我们的改变仅仅直接影响看到改变的那些人事物。因此，越多东西被封装，我们改变那些东西的能力也及越大。这就是我们首先推崇封装的原因：它使我们能够改变事物而只影响有限客户。

现在考虑对象内的数据。越少代码可以看到数据（也就是访问它），越多的数据可被封装，而我们也就越能自由地改变对象数据，例如改变成员变量的数量、类型等等。越多函数可访问它，数据的封装性就越低。

条款22说过，成员变量应该是private，因为如果它们不是，就有无限量的函数可以访问它们，它们也就毫无封装性。能够访问private成员变量的函数只有class member函数加上friend函数而已。如果要在一个member函数（它不只可以访问class内的private数据，也可以取用private函数、enum、typedef等等）和一个non-member，non-friend函数之间做选择，而且两者提供相同机能，那么，导致较大封装性的是non-member non-friend函数，因为它并不增加“能够访问class内之private成分”的函数数量。这就解释了为什么clearBrowser（一个non-member
non-friend函数）比clearEverything（一个member函数）更受欢迎的原因：它导致WebBrowser class有较大的封装性。

在这一点上有两种事情值得注意。第一，这个论述只适用于non-member non-friend函数。friend函数对class private成员的访问权利和member函数相同，因此两者对封装的冲击力道也相同。从封装的角度看，这里的选择关键并不在member和non-member函数之间，而是在member和non-member non-friend函数之间。

在C++，比较自然的做法是让clearBrowser成为一个non-member函数并且位于WebBrowser所在同一个namespace内：

namespace WebBrowserStuff {
class WebBrowser {};
void clearBrowser(WebBrowser& wb);
}
然而这不只是为了看起来自然而已。namespace和class不同，前者可跨越多个源码文件而后者不能。这很重要，因为像clearWebBrowser这样的函数是个“提供更便利的函数”，如果它既不是member也不是friend，就没有对WebBrowser的特殊访问权利，也就不能够提供“WebBrowser客户无法以其他方式取得”的机能。比如，如果clearBrowser函数不在，客户端可以自行调用clearCache,clearHistory和removeCookies。

分离做法：

//头文件“webbrowser.h”针对class WebBrowser自身及WebBrowser核心机能
namespace WebBrowserStuff {
class WebBrowser {
//核心机能，几乎所有客户都需要的non-member函数
};
}

//头文件“webbrowserbookmarks.h”
namespace WebBrowserStuff {
//与书签相关的便利函数
}

//头文件“webbrowsercookies.h”
namespace WebBrowserStuff {
//与cookies相关的便利函数
}
这正是C++标准程序库的组织方式。例如标准库中的<vector>,<algorithm>,<memory>，每个头文件声明std的某些机能。此种切割机能并不适用于class成员函数，因为一个class必须整体定义，不能被分割为片段。

将所有便利函数放在多个头文件内但隶属同一个命名空间，意味客户可以轻松扩展这一组便利函数。他们需要做的就是添加更多non-member non-friend函数到此命名空间内。比如，如果某个WebBrowser客户决定写些与影像下载相关的便利函数，他只需在WebBrowserStuff命名空间内建立一个头文件，内含那些便利函数的声明即可。

要点：

宁可拿non-member non-friend函数替换member函数。这样做可以增加封装性、包裹弹性（packaging flexibility）和机能扩充性。